JPH08264497A

JPH08264497A - ウェハー取付基台

Info

Publication number: JPH08264497A
Application number: JP6406495A
Authority: JP
Inventors: Tomotake Morita; 朋岳森田
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1995-03-23
Filing date: 1995-03-23
Publication date: 1996-10-11
Anticipated expiration: 2012-09-30
Also published as: JP2658955B2

Abstract

(57)【要約】【目的】ウェハー研磨装置においてウェハー取付基台
の裏面パッドの交換を容易にし、交換頻度を抑え装置の
稼働率を向上する。【構成】ウェハー取付基台に貼りつけられる裏面パッ
ドをステージ１のウェハーの脱着時に加圧や吸着を行う
穴３の存在する領域の中央部裏面パッド４と、劣化の早
い周辺部裏面パッド５とに分離する。これにより、裏面
パッドの劣化の際、周辺部裏面パッド５のみ交換できる
ため交換が容易になる。また、周辺部裏面パッド５の材
質を中央部裏面パッド４より弾性回復率の高い材質のも
のにすることで交換頻度を低減できるウェハー研磨装置
の稼働率が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ウェハーの研磨装置に
用いるウェハー取付基台に関し、特に半導体ウェハーの
取付基台に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造工程において、素子や
配線による段差を研磨し平坦化するウェハー研磨装置が
用いられている（例えば特開平３−２５９５２０参
照）。まず、従来のウェハー研磨装置の構成を説明す
る。図９はウェハー研磨装置の平面図、図１０は同装置
の断面図である。円盤状の研磨定盤１３は回転運動す
る。研磨定盤１３上に発泡ポリウレタンを材料とする研
磨布１４が貼られている。研磨定盤１３の上方に研磨剤
を供給する研磨剤供給口１７と、ウェハー取付基台１６
が設けられている。ウェハー取付基台１６の底部にウェ
ハーが保持される。ウェハー取付基台１６の上方に、研
磨定盤上の研磨布へウェハーを押し付ける押圧機構と、
ウェハーを研磨定盤の回転と同じ方向へ回転する回転機
構とが設けられている。

【０００３】半導体ウェハーの従来の取付基台を図を用
いて説明する。図１１はウェハー取付基台の平面図（底
部）、図１２は同取付基台の断面図である。取付基台は
ステージ１と、裏面パッド１８と、リテーナーリング２
とで構成される。ステージ１には搬送時にウェハーを吸
着したり、ウェハーを取り外す際や研磨中にウェハーの
裏面から加圧したりするための穴３が複数個あいてい
る。裏面パッド１８は発泡ポリウレタンのような発泡合
成樹脂を材料としステージ１に両面接着テープで貼られ
ていて、ステージ１の穴３に対応して穴が開口されてい
る。ウェハー６は表面を研磨定盤に向けて裏面パッド１
８を介し基台に装着されている。裏面パッド１８には弾
力性があり、ステージ１の穴３やゴミの跡やウェハーの
反りの研磨への影響を吸収している。リテーナーリング
２は研磨中の研磨布とウェハーとの摩擦力が裏面パッド
１８とウェハーとの接着力よりも大きくなっても、ウェ
ハーが取付基台から外れるのを防いでいる。ウェハー６
はリテーナーリング２からウェハーの約３分の１以下の
厚さが突出している。この突出量が変動すると、研磨中
のリテーナーリング２と研磨布とのすきまが変動するた
め、ウェハーと研磨布との間に供給される研磨剤の量が
変動し、研磨レートや研磨均一性が変動する。

【０００４】このように構成されたウェハー研磨装置に
おいて、回転する研磨定盤上に研磨剤供給口より研磨剤
を流し、取付基台を回転させながらウェハー６を研磨布
１４に押し付ける。これによりウェハー６上の段差が研
磨される。例えば、図８に示すように、半導体基板９上
に絶縁膜１０を介して形成されたＡ１配線１１上のプラ
ズマ酸化膜（層間絶縁膜）に対して、所定の条件での研
磨を行ったとする。これにより、プラズマ酸化膜１２の
凸部を選択的に研磨し、プラズマ酸化膜１２を平坦にす
ることができる。

【０００５】ところが、大量のウェハーの研磨を行う
と、裏面パッド１８が劣化し、研磨レートやウェハー面
内の研磨の均一性が変動して安定した作業ができなくな
る。そのため、要求される均一性が得られなくなると、
劣化した裏面パッド１８を新しいものに交換して必要な
均一性を得ていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のウェハー研磨装置にあっては以下の問題が生じ
ていた。

【０００７】従来、ウェハーを４００枚処理したあたり
で研磨レートや研磨の均一性が安定し得られなくなるた
め、裏面パッド１８の交換頻度は高い。

【０００８】裏面パッド１８を交換する際、裏面パッド
を貼りつけた後にステージ１の穴に対応して裏面パッド
に穴を開口するか、あらかじめ裏面パッドに穴を開けて
おいて裏面パッドを貼りつける際にステージ１の穴に合
わせる必要がある。裏面パッドを貼りつけた後に複数の
穴を開口する場合、正確にかつ再現性よく開口する必要
があるため作業効率が悪く、作業に１時間程度かかる。
あらかじめ裏面パッドに穴を開けて貼りつける場合、ス
テージ１の複数の穴と裏面パッドの穴を位置合わせを行
うことは難しい。作業に熟練を要するため効率が悪く、
穴を開けた裏面パッドを用意しておいても作業に４０分
程度かかる。

【０００９】交換頻度を高くしている裏面パッドの劣化
の原因には次のことがある。図７に示すように裏面パッ
ドの周辺部は、研磨中に研磨剤８がウェハー６と裏面パ
ッドの間の入り込む際の研磨剤８の入り込み口となり、
研磨剤８がウェハー６のエッジ部６０によって発泡体の
気泡にこすりつけられる。そのため裏面パッド１８の周
辺部の発泡体の気泡は研磨剤８で目詰まりして、弾性回
復率が中央部の弾性回復率よりも劣化していく。特に円
形ウェハー周縁部が一部平坦に加工されたオリフラ部の
エッジ部では研磨剤８がリテーナーリング２とオリフラ
部の間にたまるため裏面パッド１８の周辺部の劣化はさ
らに大きくなる。

【００１０】また、研磨中に裏面からウェハー加圧を行
う場合、裏面パッドの中央部では裏面加圧によりウェハ
ーから受ける圧力が減少するが、裏面パッドの周辺部で
は減少分がない。そのため、大量のウェハーの研磨を行
うと、裏面パッドの中央部と周辺部でウェハーから受け
る圧力の履歴に差が生じ、弾性回復率の周辺部の劣化が
さらに大きくなる。

【００１１】この裏面パッド１８の周辺部の弾性回復率
の劣化により、研磨中にウェハーのリテーナーリング２
からの突出量が減少する。すると、研磨中のリテーナー
リング２と研磨布とのすきまが変動するため、ウェハー
と研磨布との間に供給される研磨剤の量が変動する。そ
のため裏面パッド１８が劣化すると使い初めと比較し
て、研磨レートとウェハー面内の研磨の均一性が悪化す
る。

【００１２】また、裏面パッド１８の材質を硬質な弾性
回復率の高い材質にすることにより裏面パッドの劣化を
抑えることができるが、中央部のステージ１の穴やごみ
の跡やウェハー６の反りの影響が裏面パッドで吸収しき
れず研磨後のウェハーに現われる。そのため、研磨の均
一性が十分に得られない。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、裏面パ
ッドが周辺部と、ステージの穴に対応して穴が開口して
いる中央部とに分離されていることを特徴とするウェハ
ー取付基台が得られる。また、本発明の別の特徴によ
れば、裏面パッドが劣化の早い周辺部と、基台の穴に対
応して穴が開口されている中央部とに分離されていて、
周辺部の裏面パッドが中央部裏面パッドより弾性回復率
の高い材質を用いていることを特徴とするウェハー取付
基台が得られる。

【００１４】また、本発明の別の特徴によれば、裏面パ
ッドが周辺部と、ステージの穴に対応して穴が開口して
いる中央部とに分離されていて、周辺部と中央部との境
界部に緩衝部材を設けていることを特徴とするウェハー
取付基台が得られる。

【００１５】さらに、ステージに設けられた溝に緩衝部
材が保持され、また、緩衝部材が裏面パッドより０．５
ｍｍ以上突出して設けられていることを特徴とするウェ
ハー取付基台が得られる。

【００１６】

【実施例】

［実施例１］図１は本発明の一実施例に係るウェハー取
付基台の平面図である。図２は同ウェハー取付基台の断
面図である。これらの図において、ウェハー６はステー
ジ１と中央部裏面パッド４の穴により真空吸着し中央部
裏面パッド４と周辺部裏面パッド５を介して水張りによ
り取付基台に装着される。研磨中はステージ１と裏面パ
ッドの穴によって、ウェハー６を真空吸着しているか、
研磨の均一性を得るためウェハーが研磨中に飛び出ない
程度にウェハー６の裏面を加圧するか、もしくは加圧や
減圧は行わない。研磨終了後、この穴から加圧してウェ
ハー６を取り外す。リテーナーリング２は研磨中に研磨
布とウェハーとの摩擦力が裏面パッドとウェハーとの接
着力よりも大きくなりウェハーが取付基台から外れるの
を防いでいる。研磨中の研磨布１４とリテーナーリング
２の隙間から研磨剤の供給が行われる。

【００１７】ステージ１の穴に対応して穴が開口されて
いる領域に中央部裏面パッド４が貼られている。この外
周に、周辺部裏面パッド５が貼られている。周辺部裏面
パッド５の幅は、最外周から基台の穴の存在領域の外側
までの幅を取ることができる。直径１５センチメートル
のウェハーの研磨でステージ１の穴がステージ中心から
半径４センチメートルの位置まで分布していて研磨中に
裏面加圧を行う場合、外周の直径が１５センチメートル
で３センチメートルの幅の周辺部裏面パッド５を用い
る。このとき中央部裏面パッド４の半径は４．５センチ
メートルのものを用いる。裏面加圧を行わない場合、外
周の直径が１５センチメートルで１．５センチメートル
の幅の周辺部裏面パッド５を用いる。このとき中央部裏
面パッド４の半径は６センチメートルのものを用いる。
ウェハーを４００枚研磨して、研磨レートや研磨の均一
性が安定して得られなくなると、劣化した周辺部裏面パ
ッドを交換する。このとき中央部裏面パッドの外周に周
辺部裏面パッドの内周を合わせて貼る。穴の開口や位置
合わせの必要が無いため作業は容易で１５分程度で終了
する。中央部裏面パッドの交換はウェハーを５０００枚
研磨して交換する。ステージの穴に対応して中央部裏面
パッドに穴を開口するのは貼りつけた後でも貼りつける
前でもよい。

【００１８】［実施例２］図３は本発明の第２の実施例
に係るウェハー取付基台の平面図である。図４は同ウェ
ハー取付基台の断面図である。本実施例に係るウェハー
取付基台は、周辺部裏面パッド５が中央部裏面パッド４
より弾性回復率の高い材質のものを使用する点において
第１の実施例とは異なっている。たとえば中央部裏面パ
ッド４よりも研磨剤の目詰まりの対策として発泡体の気
泡の密度を低くした弾性回復率の高い材質の周辺部裏面
パッド５を用いた場合、裏面パッドとウェハー６の裏面
との間に入り込んだ研磨剤８の汚れに対する耐性を得る
ことができる。直径１５センチメートルのウェハーの研
磨でステージ１の穴がステージ中心から半径４センチメ
ートルの位置まである場合、外周の直径が１５センチメ
ートルで１．５センチメートルの幅の周辺部裏面パッド
５を用いる。このとき中央部裏面パッド４の半径は６セ
ンチメートルのものを用いる。第１の実施例よりも中央
部裏面パッドの面積を広げ、ステージの穴やごみやウェ
ハーの反りの影響を中央部裏面パッドで吸収する。中央
部裏面パッドの圧縮率が３０パーセントで周辺部裏面パ
ッドの圧縮率が１０パーセントの材質にすると周辺部裏
面パッドは、１４００枚まで安定した研磨レートと研磨
均一性を得る。

【００１９】［実施例３］図５は本発明の第３の実施例
に係るウェハー取付基台の平面図である。図６は同ウェ
ハー取付基台の断面図である。本実施例に係るウェハー
取付基台は、中央部裏面パッド４と周辺部裏面パッド５
との境界部に裏面パッドと同程度の弾性特性からなる緩
衝部材７が設けられている。この場合、あらかじめ取付
基台のステージ１に緩衝部材７を取り付ける溝７０を形
成しておく。緩衝部材の幅だけ中央部裏面パッド４の大
きさや周辺部裏面パッド５の内側の大きさを調整する。
中央部裏面パッドの圧縮率が３０パーセントで周辺部裏
面パッドの圧縮率が１０パーセントで、緩衝部材は裏面
パッドよりも軟質な圧縮率が５０パーセントの合成樹脂
を用いる。緩衝部材を取り付ける際に、緩衝部材の表面
が裏面パッド表面から０．５ミリメートル高くなるよう
に設定する。この設定でウェハーが装着されたときに緩
衝部材が押つぶされ、中央部と周辺部との境界部でのパ
ッドの厚さの差を緩和するため、パッド間の厚さの違い
に対するマージンを確保できる。これにより、裏面パッ
ドの厚さの管理を厳密に行なわなくても容易に研磨の均
一性を得ることができる。また、中央部裏面パッド４や
周辺部裏面パッド５の貼り付け位置がずれても押しつぶ
された緩衝部材で裏面パッド間のすき間を緩和できるた
め、裏面パッドの貼り付けのマージンが確保できる。こ
れにより、周辺部裏面パッドの貼り付け作業は容易にな
り８分程度で終了する。

【００２０】

【発明の効果】裏面パッドの劣化によりウェハー面内の
研磨の均一性が悪化した時、周辺部裏面パッドだけを貼
りかえるだけですみ、さらに穴の開口もしくは位置合わ
せが不要となり作業効率が良くなる。

【００２１】また、周辺部裏面パッドの材質を劣化しに
くいものを使用することで周辺部裏面パッドの交換頻度
が下がり稼働率が向上する。

【００２２】中央部裏面パッドと周辺部裏面パッドの境
界部に緩衝部材を設けることで裏面パッドの厚さの管理
が容易になり、さらに裏面パッドの貼り付けのマージン
が確保でき作業効率が良くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係るウェハー取付基台
の平面図である。

【図２】本発明の第１の実施例に係るウェハー取付基台
の断面図である。

【図３】本発明の第２の実施例に係るウェハー取付基台
の平面図である。

【図４】本発明の第２の実施例に係るウェハー取付基台
の断面図である。

【図５】本発明の第３の実施例に係るウェハー取付基台
の平面図である。

【図６】本発明の第３の実施例に係るウェハー取付基台
の断面図である。

【図７】研磨中のウェハー取付基台のウェハーエッジ部
を示すモデル図である。

【図８】研磨工程を説明するための図である。

【図９】従来のウェハー研磨装置の平面図である。

【図１０】従来のウェハー研磨装置の断面図である。

【図１１】従来のウェハー取付基台の平面図である。

【図１２】従来のウェハー取付基台の断面図である。

【符号の説明】

１ステージ２リテーナーリング（保持部材）３穴４中央部裏面パッド５周辺部裏面パッド６ウェハー７緩衝部材８研磨剤

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ウェハー研磨装置において被研磨ウェハ
ーを保持するウェハー取付基台が、前記ウェハーを裏面
から加圧する穴が開口されているステージと、前記ウェ
ハーと前記ステージの間に挟む裏面パッドと、円環状の
ウェハー保持部材とで構成され、該裏面パッドは、ステ
ージの穴に対応して穴が開口されている中央部と、前記
中央部の外側に位置する周辺部とに分離されていること
を特徴とするウェハー取付基台。
【請求項２】請求項１記載の周辺部の裏面パッドが、
中央部裏面パッドより弾性回復率の高い材質であること
を特徴とするウェハー取付基台。
【請求項３】前記中央部の裏面パッドと周辺部の裏面
パッドとの境界部に緩衝部材が設けられていることを特
徴とする請求項１または請求項２記載のウェハー取付基
台。
【請求項４】前記緩衝部材は、前記ステージに設けら
れた溝に保持されたことを特徴とする請求項３記載のウ
ェハー取付基台。
【請求項５】前記緩衝部材は、前記裏面パッドよりも
０．５ｍｍ以上突出していることを特徴とする請求項４
記載のウェハー取付基台。